Оптимизация и реализация теплоснабжения в частном доме

Частный сектор сейчас развивается очень активно. С появлением разнообразных проектов всерьез встал вопрос о выборе наиболее оптимальных методов теплоснабжения для частных коттеджей, альтернативного отопления частного дома. Учитывая отсутствие газификации (в некоторых районах), в некоторых случаях рассматривается возможность применения тепловых насосов или электрокотлов с аккумуляционной системой теплоснабжения индивидуальных домов.
В большинстве регионов России актуальна проблема снижения суточной неравномерности потребления электрической энергии. Особенно актуально это стало после аварии на Саяно-шушенской ГЭС. С целью снижения неравномерности возможно введение двухставочного тарифа на электроэнергию. При этом выгодным станет альтернативное отопление частного дома - применение аккумуляторов теплоты со встроенным теплообменником для теплоснабжения коттеджей. Благодаря высокой теплоте фазового перехода при температуре +45...+65 С, парафин, наполняющий аккумулятор теплоты, позволяет в системах теплоснабжения накапливать на 1 м рабочего объема до 60-65 кВт*ч тепловой энергии. Этого количества теплоты достаточно для снижения пиковых нагрузок в системах отопления и горячего водоснабжения современного жилого дома площадью 100 м. кв. Иван и Катерина рекомендуют знакомства кому за 50, ведь они познакомились именно на таком сайте.

Горячая вода от электрокотла с температурой +80 .. +85 С поступает в змеевиковый теплообменник аккумулятора, нагревает массу парафина и расплавляет его при температуре +52 С. В дальнейшем температура жидкого парафина повышается до 750 С. Стальной армированный каркас увеличивает «эффективную» теплопроводность в объеме аккумулятора, интенсифицирует теплообмен и позволяет сократить поверхность теплообменника.

Зарядка аккумулятора (плавление парафина) осуществляется в ночной период за 8 часов. Теплообменник, с помощью которого осуществляется зарядка аккумулятора, используется для теплоснабжения системы отопления в дневное время. Второй теплообменник, размещенный в аккумуляторе, используется для горячего водоснабжения по независимой схеме.

Проанализируем эффективность альтернативного отопления частного дома с использованием теплоаккумулятора на примере теплоснабжения дома с отапливаемой площадью 100 м.кв, рассчитанного на трех жителей при следующих исходных данных:
• расчетная удельная нагрузка на отопление с учетом внутренних тепловыделений 40 Вт/м2 при наружной температуре воздуха -17 С;
• расчетный расход горячей воды на одного жителя при температуре 500С - 100 л/сут.

При этих условиях нагрузки на систему теплоснабжения дома составляет:
• на отопление - 96 кВт*ч/сут.;
• на ГВС - 15,35 кВт*ч/сут.;
• общие - 111,35 кВт*ч/сут.

Теплоаккумулятор позволит значительно снизить дневное потребление электроэнергии на теплоснабжение и сократить примерно в 3 раза расходы на оплату электроэнергии. Сроки окупаемости дополнительных затрат на теплоаккумуляторы 3-4 года.

Также необходимо отметить повышение надежности за счет более чем 1,5-кратного запаса тепловой мощности. При необходимости может быть обеспечена параллельная работа аккумулятора теплоты и котла.

Низкопотенциальные технологии, основанные на использовании тепловых насосов, также могут получить распространение в частном жилом секторе нашей страны, так, в средней полосе России двухэтажный коттедж площадью 100 кв. м за год получает от солнца более 160 МВт*ч энергии, что превышает всю его годовую потребность. Эта энергия накапливается землей и легко может быть получена обратно теплообменниками теплового насоса. Электрическая энергия затрачивается только на перекачивание жидкости.

Данные системы получили широкое распространение в США, Канаде, Германии и странах Скандинавии. В нашей стране эти технологии реализованы в многоэтажном жилом здании в Москве в Микрорайоне Никулино-2, в сельской школе в Ярославской области. В качестве примера можно рассмотреть реализацию системы отопления на базе теплонасосных установок в коттеджном поселке в Подмосковье.

Тепловой насос работает тем эффективнее, чем меньше разница между температурами испарителя и конденсатора, то есть температурой источника низкопотенциальной тепловой энергии и температурой потребителя. Таким образом, наиболее эффективно теплонасосные установки для отопления могут применяться в системах, отличительной чертой которых является относительно невысокая температура теплоносителя. Этим требованиям соответствуют системы отопления на основе напольных отопительных панелей. Такое решение - комбинация теплонасосных установок с «теплыми полами» - часто применяется и в зарубежной строительной практике.

В комбинированных системах, используемых как для тепло-, так и для холодоснабжения, температурный режим грунтового массива поддерживается естественным образом: в зимнее время, когда требуется теплоснабжение, происходит охлаждение грунтового массива, а в летнее, когда требуется холодоснабжение, происходит, наоборот, нагрев грунтового массива, то есть в данном случае грунтовый массив можно рассматривать как своеобразный аккумулятор тепловой энергии.

Теплоноситель подогревается посредством теплового насоса до температуры +54 С. Именно такая температура поддерживается в баке- аккумуляторе. Требуемая в контуре напольного отопления температура напольного отопления +36 С устанавливается за счет подмеса обратного теплоносителя. Тепловой насос работает не постоянно: он включается в работу в случае, когда температура теплоносителя в баке-аккумуляторе падает ниже определенного значения. По расчетам, в начале отопительного сезона коэффициент преобразования должен составлять 5, а к концу, по мере захолаживания грунта, опускаться до 4.

При отсутствии газификации в коттеджных поселках или неоправданно высокой стоимости за подключение к газовым сетям использование теплонасосных установок или электрокотлов с аккумуляционной системой теплоснабжения являются наиболее оптимальными.

Проект отопления дома - как его составить?

Предварительно надо нарисовать план размещения потолочных панелей, в соответствии с правилами их размещения (см. на рис. 1) и так, чтобы теплопотери помещения соответствовали установочной мощности обогревателей (1 кВт примерно на 10 м2, точно смотрите программу теплорасчета или закажите теплорасчет у специалистов компании).
Для отопления дома просчитайте итоговую мощность силовой нагрузки и установите щиток с дифференциальными автоматами под каждую комнату. От него начинайте разводку проводки для отопления. Продумайте, где, сколько и каких бытовых потолочных обогревателей вы будете устанавливать  и будут ли у вас теплые полы и в каких комнатах. Обычно потолочные панели устанавливаются над окнами на потолок в одном метре от стены (Рис. 1), мощность которых предварительно просчитывается. Установить потолочные панели также просто как лампу дневного света, достаточно просто и вы сможете это сделать своими руками имея перфоратор и необходимую фурнитуру, которая идет в комплекте с панелью.
Далее закладываете теплые полы, если они у вас есть и заливаете их слоем стяжки.

Теперь вы можете просчитать сколько метров кабеля вам понадобится для создания отопления в вашем доме, проводку можно спрятать в штробу на этапе ремонта, а если ремонт готов- то в короб-канал. Вам достаточно прорисовать схему вашего отопления, которую вы будете размещать в доме на бумаге со всеми мелочами поворотами и ответвлениями электропроводки.

Рекомендуется использовать кабель ПВС 3х1,5 мм. Он более мягок и надежен и его можно без проблем закладывать своими руками не прибегая к помощи специалистов имея с собой отвертку и перфоратор(его можно купит или взять в аренду).
После того как вы купили все необходимое. Начинайте разводить вашу систему отопления прорисованную ранее на бумаге по квартире или дому. Варианты подключения к терморегулятору отопления суммарной мощностью до 3,5 кВт (Рис. 2) — это, в среднем,  для помещения площадью до 50 м2. Если электроотопление монтируется, как дополнительная система, то можно «запитать» панели от уже существующих розеток, просто подключив кабель с вилкой в ближайшую. После того как вы проложили электропроводку своими руками, подключите все потолочные панели и теплые полы.

Пуск отопления

Пуск системы потолочного отопления можно проводить самостоятельно, проконтролировав температурные режимы на каждой панели с помощью пирометра или термодатчика. Помещение должно прогреться, после чего система выйдет на рабочий режим и будет включаться только на догрев предметов (полов, стен) до 20-22С всего на 20 минут в час! Никаких спусков воздуха, воды и воздушных пробок.

Надеемся, что эта статья поможет вам своими руками сделать систему энергосберегающего отопления, смонтировать и запустить ее.

 Воздушное отопление и в чем его функциональные особенности

Системы воздушного отопления бывают гравитационные и системы принудительной вентиляции. При гравитационной системе отопления воздух двигается за счет естественной циркуляции из-за разности температур. При разных температурах возникает разная плотность воздуха, благодаря чему и возникает естественное движение воздуха в системе.

Теплый воздух по воздуховодам выходит под потолком и, занимая значительный объем, вытесняет более холодный (например, около окон и дверей) вниз и в сторону воздухозаборника, тем самым, создавая циркуляцию воздуха в отапливаемом помещении. Минус гравитационной (естественной) циркуляции) в том, что из-за поступления холодного воздуха от открытых окон, дверей, сквозняков, нарушается циркуляция воздуха и возникает перегрев в верхней части помещения и охлаждения рабочей его части. Плюсом является независимость от электричества.

В системе принудительной вентиляции используется вентилятор с электроприводом для повышения давления воздуха и распределения его по воздуховодам и помещениям. Носителем тепла является воздух, который нагревается теплогенератором, основными элементами которого являются горелка и теплообменник. Подающийся вентилятором воздух обдувает нагретый теплообменник, куда выходят продукты сгорания, нагревается до 45-60 градусов, затем подается по системе воздуховодов в комнаты. По обратным воздуховодам или через решетки охлажденный воздух вновь возвращается в теплогенератор. Скорость перемещения воздуха в системах с принудительной циркуляцией значительно выше. Но возникает проблема шума в воздуховодах и распределительных решетках.

Система воздушного отопления позволяет обойтись без котлов, радиаторов, труб и других элементов, которые используются в водяном отоплении. Теплогенераторы могут работать на разных видах топлива от горелки.

Принцип работы и устройство системы. Обогрев помещений происходит за счет подачи туда нагретого воздуха. Система работает в полном автоматическом режиме. Основной элемент системы — теплогенератор. Теплогенераторы могут быть и стационарными, и мобильными.

В камере сгорания теплогенератора сгорает жидкое топливо (дизельное, керосин) или газ, подаваемый из горелки (горелки газовые и дизельные имеют стандартные размеры и подключение, поэтому являются взаимозаменяемыми). При дизельной горелке нужны дополнительно бак, фильтры, топливопроводы для жидкого топлива. Бытовые газовые теплогенераторы могут работать как на природном магистральном газе, так и на баллонном сжиженном пропан-бутане. (Отопление жилого дома площадью 100 кв. метров в течение месяца при температуре + 24 градуса С потребуется приблизительно 6 пятидесятикилограммовых баллонов сжиженного пропана. Альтернатива баллонам: пропановые резервуары (размеры 2500-5000 литров) - газгольдеры, закопанные в землю, для них не требуется специальный обогрев).

Внизу камеры сгорания расположен вентилятор, сюда поступает воздух из помещения, который направляется в теплообменник (теплогенераторы могут также осуществлять небольшой подмес уличного воздуха). Далее, нагретый воздух по воздуховодам направляется в помещение, а продукты сгорания уходят в дымоход. Нагретый (обычно до 45-60 градусов) и нагнетаемый непосредственно или по воздуховодам воздух, двигаясь, создает равномерный прогрев по всему объему помещения. По обратным воздуховодам или через решеткам на полу воздух возвращается обратно в теплогенератор. Отвод выхлопных газов осуществляется через дымоход. Чтобы обогреть дом, достаточно расхода воздуха от 1000 до 3800 м3/час при давлении 150 Па.

При большой площади помещения длинные воздуховоды могут вести к потере тепла, поэтому иногда можно устанавливать вместо одного теплогенератора с подключенными к нему воздуховодами, несколько теплогенераторов без воздуховодов. Максимальная длина основного воздуховода должна быть не более 30 м, ответвлений – не более 15м.

Воздуховоды различаются:

    По форме: круглые и прямоугольные.
    Круглые воздуховоды обычно имеют круглое сечение внутренним диаметром 100-200 мм, они прочные, создают небольшое аэродинамическое сопротивление. Крепятся при помощи хомута нужного диаметра и шпильки.

    Прямоугольные воздуховоды в виде коробов размерами от 100х150 мм до 3200х4000 мм. имеют преимущества, когда необходимо большая площадь поперечного сечения, или монтаж ведется в сложных условиях, они лучше вписываются в интерьер комнат, экономят пространство, поэтому их чаще используют в частных домах. Крепятся с помощью специального профиля и шпильки.

    И круглые и прямоугольные воздуховоды крепят к потолку при помощи забивных анкеров.    Жесткости: жесткие и гибкие
    Жесткие изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали (сечение и круглое, и прямоугольное). Применяются в помещениях любой планировки и сложности. Гибкие и полугибкие воздуховоды только круглого сечения делают из термопластичного материала с применением спирального стального каркаса. Они удобны при монтаже, однако, увеличивается аэродинамическое сопротивление

    По материалу: металлические и неметаллические

    Металлические:
    Из черной стали (1,0-2,0 мм) с грунтовкой производят дымоходы.
    Из меди устраивают воздуховоды во влажных помещениях: кухни, санузлы, ванные, бассейны. Это наиболее дорогой материал.
    Из алюминиевых сплавов: способны выдерживать высокие температуры, не поддаются коррозии. Чаще устанавливают на кухнях.
    Из стали оцинкованной или нержавеющей: производятся толщиной 0,5-1,0 мм. У таких воздуховодов невысокая цена, они обладают антикоррозийными свойствами, долговечностью и повышенной огнестойкостью. ( Воздуховоды из оцинкованной стали применяются чаще всего)

    Неметаллические:
    Пластиковые воздуховоды имеют низкую стоимость, изготавливаются из полиэтилена, винипласт и пр. Они легки по весу, легко монтируются, не подвержены коррозии, обладают антистатичными свойствами. Однако у них низкая огнестойкость. Крепятся с помощью металлических или пластиковых монтажных скоб.
    Текстильные воздуховоды для транспортировки воздуха выполняются из воздухонепроницаемой ткани - полиамида, а для подачи воздуха применяются проницаемые ткани из полиэфира (они являются также и фильтром для воздуха). Для обеспечения огнестойкости, используется стекловолокно. Они экономичны, удобны в транспортировке, легко крепятся и монтируются. Однако текстильные воздуховоды обеспечивают только приток воздуха.

Воздуховоды, проходящие через неотапливаемые помещения или примыкающие к наружной стене, нужно теплоизолировать. Если планируется воздуховод спрятать между перекрытиями, то нужно поместить его в металлический каркас и изолировать. Для того чтобы обеззаразить воздух и освежить его, в систему можно встроить фильтры, увлажнители и освежители. На выходящие в помещения окончания воздуховодов крепятся воздухораспределители и воздухозаборные устройства.

Расчет стоимости устройства воздушного отопления

Пример: двухэтажный частный дом с утепленным чердаком и подвалом общей площадью 300 кв. метров. Оборудование и воздуховоды обойдутся приблизительно в 8.000 $; расходные материалы составят 550 $. (трубы и разводка воздуховодов обойдется в 10-15$ за п/м). Монтажные и пусконаладочные работы -2300$. Проектно-сметные работы - 700$.

В целом воздушное отопление без автоматики может обойтись приблизительно в 11.000 $. Некоторые фирмы предлагают стоимость установки воздушного отопления 26-36 у.е. за 1 кв. метр «под ключ». Сравнивая эти расчеты с расчетами водяного отопления, видно, что стоимость проводки воздушного отопления, рассчитанное по минимуму, будет ниже, чем при создании водяного отопления. Благодаря автоматике воздухонагреватель может включаться 3-4 раза в сутки на 10-15 минут для поддержания температуры. Потребление топлива в отопительный период может быть ниже на 30-40% относительно водяного отопления.

К недостаткам воздушного отопления можно отнести то, что сложно проводить ее модификацию, требуется грамотный расчет воздуховодов и топологии сети, трудоемкая разводка воздуховодов, и установку нужно производить при новом строительстве. Необходимо кондиционировать и увлажнять воздух в помещении.

Статистика Видео:  0